Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Společnost ZAT, a. s., je přední dodavatel systémů pro řízení spojitých technologických procesů s více než padesátiletou tradicí. Vedle osvědčených vlastních produktů řídicí techniky používá v komplexních řídicích systémech, které dodává, také produkty od jiných renomovaných výrobců. Jedním z nich je rakouská firma B&R.
Historie společnosti ZAT začala v roce 1962 realizací prvních automatizačních prostředků pro těžbu uranové rudy. Svým více než padesátiletým působením v oblasti automatizace se společnost ZAT řadí k nejstarším firmám v tomto oboru na světě. V současnosti je uznávaným dodavatelem řídicích systémů pro průmyslová odvětví s velkými požadavky na bezpečnost a spolehlivost provozu řízených technologických zařízení v České republice i ve světě, při asi 20% podílu exportu. Zabývá se zejména komplexní automatizací spojitých technologických procesů, tj. inženýrinkem, kompletací, montáží, uváděním do provozu a servisem příslušných řídicích systémů, a to především v klasické i jaderné energetice a v oborech povrchové těžby a dopravy surovin, distribuce plynu, dopravy atd.
Společnost používá řídicí systémy vlastní produkce i systémy od jiných renomovaných výrobců. Jejím hlavním současným produktem je distribuovaný řídicí systém (DCS) s označením ZAT-Plant Suite, používaný mj. jako řídicí a informační systém v klasické i jaderné energetice. Ústřední součástí tohoto řídicího systému jsou velmi výkonné řídicí stanice nové generace s označením SandRA, vyvinuté a vyráběné společností ZAT.
Spolupráce s firmou B&R
Spolupráce s firmou Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik Ges.m.b.H (B&R) se datuje od roku 2009, kdy se společnost ZAT rozhodla ukončit vývoj a výrobu vlastních vzdálených modulů I/O a soustředit další úsilí výhradně na rozvoj svého otevřeného konceptu Open DCS při využití komerčních vzdálených modulů I/O se standardními komunikačními rozhraními nakupovanými na trhu. Po ověření několika systémů I/O byl jako náhrada vlastních distribuovaných I/O stanic ZAT-D a ZAT-D2 zvolen systém X20 od společnosti B&R, která akceptovala požadavky společnosti ZAT na rozšíření rozmezí provozních teplot a na vývoj a sériovou výrobu analogových modulů se vzájemně galvanicky oddělenými výstupy nezbytnými k uplatnění řídicích systémů ZAT v náročných podmínkách energetického průmyslu. Dalšími důvody ve prospěch firmy B&R a jejího systému X20 byly a nadále jsou kvalitní technická podpora v České republice, výroba v Rakousku a podpora mnoha komunikačních protokolů.
Od systému I/O ke sběrnici Powerlink
Systém modulů I/O řady B&R X20 připojený sběrnicí Profibus-DP byl funkčně zcela integrován do prostředí řídicího systému ZAT-Plant Suite a je podporován ve vývojovém prostředí ZAT Pertinax, takže beze zbytku nahradil dosavadní I/O moduly ZAT. Správnost této volby byla potvrzena již při prvním použití v Teplárně Náchod v roce 2009, kde v rámci rekonstrukce řídicího systému kotle K4 bylo 54 vzdálených I/O stanic ZAT-D nahrazeno stanicemi X20 komunikujícími s řídicí stanicí ZAT DV300 protokolem Profibus-DP (blíže viz článek v časopise Automa č. 8-9/2010, str. 26–27).
Na základě tohoto i dalších úspěšných použití systému B&R X20 se společnost ZAT rozhodla v rámci vývoje nové generace svých řídicích stanic SandRA (Safe and Reliable Automation) řady Z200 přistoupit k dalšímu významnému kroku v integraci stanic X20 – zavedení protokolu Powerlink. Úkolem tedy bylo vyvinout speciální komunikační desku pro řídicí stanici Z200 s funkcemi uzlu Managing Node (MN) v síti Powerlink. Za tímto účelem navázala společnost ZAT spolupráci s německou firmou IXXAT Automation GmbH, která má rozsáhlé zkušenosti se zaváděním průmyslových komunikačních protokolů včetně protokolu Powerlink. Během několika měsíců byla díky této spolupráci vyvinuta deska BB0012E1 se dvěma porty pro síť Ethernet 10/100 Base-T, na které byl při použití programovatelného hradlového pole (FPGA) implementován software Powerlink Managing Node (obr. 1). Řídicí stanice SandRA komunikující se stanicemi vzdálených I/O modulů X20 po sběrnici Powerlink byla poprvé použita v Elektrárnách Opatovice a. s. v říjnu 2012 na technologickém úseku ofukovačů zásobníků paliva, zamezujících vytváření nánosů v palivové cestě.
Redundantní kruh na sběrnici Powerlink
Mnoho provozních souborů v energetických provozech se vyznačuje požadavkem na vysokou dostupnost technologického zařízení. Znamená to, že jejich řídicí systém musí být tzv. odolný proti jedné poruše. Tomuto požadavku však jednoduchá sběrnice Powerlink nevyhovuje (např. při přerušení komunikačního kabelu jsou všechny stanice I/O nacházející se za místem poruchy nedostupné). Společnost ZAT se proto rozhodla pokračovat ve spolupráci s firmou IXXAT a zavést do řídicích stanic SandRA Z200 software pro redundantní kruh s redundantním uzlem Powerlink Managing Node.
Uspořádání se dvěma redundantními řídicími stanicemi, každou s řídicí deskou, komunikační deskou a napájecím zdrojem, a sběrnicí Powerlink zapojenou do kruhu, znázorněné na obr. 2, zaručuje funkceschopnost celé řídicí sítě při poruše kteréhokoliv prvku a možnost jeho výměny za provozu, a to při minimálním nárůstu nákladů na realizaci. Toto uspořádání bylo v prosinci 2012 zavedeno rovněž v Elektrárnách Opatovice na technologickém provozním souboru suchého odtahu popílku. Porucha řídicího systému uvedeného technologického zařízení by velmi rychle vedla k odstavení celé elektrárny. Provozní soubor suchého odtahu popílku je tedy řízen s použitím dvou redundantních řídicích stanic ZAT SandRA Z200, ke kterým je připojeno devatenáct vzdálených I/O stanic X20 od B&R s celkem 1 670 signály I/O přenášenými po redundantní kruhové sběrnici Powerlink.
Následně byl v květnu 2013 upraven i již zmíněný řídicí systém ofukovačů, kde je nyní sběrnice Powerlink rovněž zapojena do kruhu. Zde však je kruh vytvořen při použití jedné řídicí stanice SandRA Z200 osazené dvěma redundantními procesorovými deskami a dvěma komunikačními deskami, realizujícími dva redundantní uzly Managing Node sběrnice Powerlink, a celkem čtyř stanic X20 podle schématu na obr. 3. Pohled na redundantně osazenou stanici Z200 je na obr. 4.
Novátorská modernizace
Těsná spolupráce společností ZAT, IXXAT a B&R a vstřícný přístup provozovatele technologie umožnily modernizovat řídicí systém v Elektrárnách Opatovice nevšedním způsobem s uspořádáním, které zajišťuje vysokou dostupnost řízeného technologického zařízení s přímým pozitivním dopadem na spolehlivost provozu celé elektrárny (obr. 5). Použité vysoce spolehlivé redundantní řídicí systémy jsou nyní standardní součástí nabídky společnosti ZAT.
(B+R automatizace, spol. s r. o.)
Obr. 1. Deska řídicí stanice SandRA Z200, model BB0012E1, se dvěma porty pro sběrnici Powerlink
Obr. 2. Redundantní kruh na sběrnici Powerlink při použití dvou jednoduchých řídicích stanic SandRA Z200 v redundantním zapojení (řízení suchého odtahu popílku)
Obr. 3. Redundantní kruh na sběrnici Powerlink při použití jedné redundantně osazené řídicí stanice SandRA Z200 (konečné uspořádání řízení ofukovačů zásobníků paliva)
Obr. 4. Řídicí stanice SandRA Z200 v redundantním provedení se dvěma řídicími deskami BB0001M1, dvěma komunikačními deskami BB0012E1 pro Powerlink a dvěma napájecími zdroji
Obr. 5. V závodu Elektrárny Opatovice zajišťuje vysokou dostupnost vybraných technologických souborů redundantní řídicí technika značek ZAT a B&R